第三章 驻足在磁学先贤的背影下
科恩普鲁斯特在拉巴内斯大街附近踱着步,思索白吕纳在变革磁学上所做出的贡献。他只是想表明他是研究白吕纳而非磁学的专家。我才不会被他骗,虽然一般来说科学家如果不在某一领域发表大量的论文,他们在这个领域的权威就不会被承认,但其实科恩普鲁斯特比这个星球上的绝大多数人都更了解磁学。
科恩普鲁斯特年纪轻轻就对地球的地幔结构产生了浓厚的兴趣。地幔是地球四层结构中最厚的一层,它的英文(mantle)原意为斗篷,因为它包裹着地球的外核和内核。地幔的大部分被地壳包裹,当然也存在地幔穿破地壳的特殊情况。“摩洛哥”,科恩普鲁斯特一脸憧憬地感叹道“那里就有一块神奇的地幔”。
地幔主要由高压下的硅基物质组成,这里的硅和我们制造计算机芯片用的硅是同一种元素。这种物质被辐射能量加热后,安静而缓慢地移动着,比地核移动的速度还要慢。由坚硬的板块构成的地壳移动得则更加缓慢,仅仅在以毫米计量移动着大陆和海洋。有时候,板块会撕裂或者是相互地嵌入,随之引发了火山和地震。相比于地核和地壳都有各自独特的作用,地幔的一个重要作用是释放多余的热量,这个过程正是产生火山和地震的重要原因。这释放多余热量的特性也是地球自身磁场产生的深层次原因,这种磁场在地核内部就已经生成了。地球的热量是从内向外传递的,从内核开始,传到外核,再到地幔,最后到地壳。因此越是了解地幔,对地核和地磁场本身就越了解。
20世纪80年代中期,当科恩普鲁斯特担任克莱蒙费朗的布莱斯·帕斯卡大学地质系主任时,他建立了一个火山活动和磁学研究中心,使该大学的地质系成为全球地质学研究的最前沿,这个中心也见证了很多法国学者对这门学科的热情。1998年,科恩普鲁斯特成为了克莱蒙费朗地球物理观测中心的主任。这也是白吕纳在20世纪头几年住在那座城堡时所担任的职务,那座六层高塔便是克莱蒙费朗最初的地球物理观测站。
塔的底部是一个厚而低矮的木板门,成年人只能弯腰进入。可以想见白吕纳从这扇木门进去,爬上六层楼梯,站在顶层圆形塔楼栏杆的后面,思索着宇宙星辰以及这个地球核心的涌动。一些看起来很有年岁的树木依然矗立在这片土地上,大概白吕纳一家在这儿生活的时候,这些树已经在了。
塔楼外的篱笆上挂着一块标志牌。尽管在2009年,这栋建筑物被指定为法国历史古迹单位,但还是被出售并计划重新开发,改造成为42间住宅。每当提起这件事,科恩普鲁斯特都牙关紧闭,眉头紧锁。他帮助组织了一场学生抗议,对亵渎白吕纳第一座观测站的行为绝不可无动于衷。
科恩普鲁斯特进一步解释说,这座高高的塔楼起初是19世纪末泛欧洲的地球物理观测计划的一部分,用于收集有关天气和气象条件的信息。一开始它与磁学毫无关系,也未曾预料它研究的学科会改变。
这座塔楼通过电报线可以连接到世界上第一座山地气象观测台,这座观测台位于克莱蒙费朗城外多姆火山的山顶。该火山是散落在法国中部的古老火山链中最著名的一座,十分陡峭,令人望而生畏,曾经被选为环法自行车赛的一段赛道。即便在今天,它仍然是这座城市最瞩目的地标,一个俯瞰全局的巨人。在晴朗无云的日子里,你可以看到坐落在火山顶的观测台,它仍然在持续收集着各种气象数据。
后来,这座塔楼加入了巴黎的气象组织,构成了从山脉到平原再到首都进而延伸到整个欧洲气象观测网络。但白吕纳的兴趣绝不仅仅于此。根据1999年出版的一本白吕纳简短传记,他出生于1867年,来自一个显赫的家庭,是七个智力超群孩子中的老大,在儿童时期便立志要成就一番事业。
他的父亲于连·白吕纳是法国西南部城市欧里亚克一位制鞋大师的儿子,这座城市位于克莱蒙费朗的南边,大约两小时车程。于连弃商从文,从家乡来到巴黎学习,最终成为第戎大学的物理学教授和自然科学系主任。
伯纳德·白吕纳和他的弟弟让·白吕纳都追随父亲的脚步做起了科学研究。事实上,于连·白吕纳1895年去世后,伯纳德便在第戎大学接任了他父亲的职位。但是他的弟弟让·白吕纳却因提出并开辟了人文地理学这一研究人类与环境相互作用的社会科学而更加出名。
伯纳德·白吕纳在已发表的论文和关于他的传记中被刻画为一个体弱但意志坚强的人、一个虔诚的罗马天主教徒、一个理想主义的社会改革者。1892年,他和弟弟让前往罗马,作为年轻的基督教社会主义者代表团的成员,在梵蒂冈受到了教皇利奥十三世的接见。读了教皇1891年所著的《新事通谕》,兄弟俩很受启发。《新事通谕》是现代罗马天主教会关于社会问题的第一个通谕,也是现代天主教对社会正义和气候变化理解的基础,也为继任教皇弗朗西斯后来的工作奠定了根基。在《新事通谕》的鼓舞下,白吕纳兄弟开始义务为蓝领工人在夜间上课。
就像他那个时代的许多学者一样,伯纳德·白吕纳也是一个学识渊博且兴趣广泛的人。从光学到声学,从电学到热力学再到X射线,从园艺和植物学到现在的环保主义,他都有涉猎。但1900年他被任命为克莱蒙费朗的观测台主任和大学教授之后,他对新兴的地球物理学产生了极大的热情。这门学科是一个广阔的领域,其研究范围涵盖了从地球的形状、结构到大气层整个范围,还包括地震学、引力、火山活动和磁学等。
白吕纳对多姆火山的观测台进行了翻新和扩建,安装了一个煤气发电机来发电,这在当时是一项勇敢的创新,之后他让助手皮埃尔·大卫全天驻守在那里。至于那座克莱蒙费朗的塔楼,白吕纳觉得它位置不佳,无法收集到最好的气象数据,决定在塔楼几公里外的地方新建一座更加宏伟的观测台。
从筛选天气数据,到运行克莱蒙费朗的塔楼,再到翻修多姆火山上的观测台,白吕纳的热情被岩石的磁性点燃。但在当时,一些最基本的问题尚未解开:岩石是如何获得并携带磁性的?岩石是什么时候获得磁性的?透过岩石的磁性能够窥探这颗星球的进化方式吗?
根据我们的日程安排,科恩普鲁斯特首先驾驶他的雷诺小轿车带我去莱斯兰迪斯的停车场。这是白吕纳在20世纪早期主持建造的一座大楼,如今是帕斯卡大学的主校区。他从车里跳出来,像个主人一样环顾四周,深深地吸了一口充满樱花香甜的空气。莱斯兰迪斯是一幢漂亮的两层红色建筑,窗畔被一排令人眼花缭乱的樱花树和几幢辅楼所包围。这栋楼建成于1912年,和位于市中心拉巴内斯大街的那座小小的塔楼相比,这里的确是一个相当大的变化。科恩普鲁斯特在这座楼里当了九年的主任,这里见证了他的成功和荣耀:成功研制了可以测定火山云中粒子速度的多普勒雷达,建成了拥有法国最好的十几个地震仪之一的地震观测台,为公众和学者提供实时免费的地震潜在活动监测。
如今,这栋主楼已被移交给法国地质调查局(BRGM)使用,这个单位负责采集该地区水位、井孔以及煤、铅和铀等资源的信息和数据。新到任的主任几个星期前就已经在这里接手工作了,科恩普鲁斯特以他惯常的高效率提前打电话通知了自己的来访。看到新主任来了之后,他走到门口,说道:“我是科恩普鲁斯特。”这位新主任是位女士,看起来被科恩普鲁斯特表现出来的激动吓了一跳,但随即带他四处逛了逛。
看到自己以前办公室全新的装修,科恩普鲁斯特惊呆了。奢侈,太奢侈了!宽大的办公桌,无敌的美景。从办公室窗口,他指了指了我们行程的下一站:一座新大楼,就在空地的另外一边,周围几乎没有任何停车位。他说:“我们就把车留在这里,然后走过去。”
现在,科恩普鲁斯特看起来很是惬意。让我不禁想要偷笑,他还不知道困难已经在前方等着了吧,他真的可以坦然直面一会儿的停车压力吗?我们回到了车上,他开车前往一座雄伟的现代水泥综合体,之后非常挑衅地把车停在了一个违停点。这栋大楼是科恩普鲁斯特引以为傲的克莱蒙费朗地球环境观测中心的第三个、也是最新的家。
这座观测中心的历史可以追溯到文艺复兴时期的塔楼,再到后来的莱斯兰迪斯的大楼,直至眼下的这座水泥巨兽。在所有曾在法国生活过的物理学家中,只有担任过地球环境观测中心主任的科恩普鲁斯特和白吕纳,称得上是推动地球环境监测越来越现代化的精神向导。
这种缘分让科恩普鲁斯特有一种使命感,要让全世界,至少要让克莱蒙费朗观测台的学生和工作人员铭记白吕纳。这无疑是一个漫长而艰难的过程,因为关于科学的记忆通常都是精确而海量的,因此需要做大量的考证。科恩普鲁斯特指向了大楼前一块让人肃然起敬的纪念碑,正是他在EOS中提到过的纪念碑。这块纪念碑由耀眼的绿松石色珐琅熔岩制成,估计只有火山学家和古地磁学家才懂得这些熔岩的意义。上面用醒目的白色浮雕文字纪念着白吕纳的百年诞辰,文字旁边是白吕纳的侧面肖像。
白吕纳身材修长,留着精心修剪的尖头胡须,脖子细长,穿着挺括的高领外套,类似于19世纪末的风格。这个纪念碑和楼里另外一块刻有相同白吕纳肖像的牌匾,是法国迄今为止仅有的两个正式的白吕纳纪念碑。尽管科恩普鲁斯特已经尽了最大的努力,但对于公众而言,白吕纳仍然是一个被遗忘的物理学家。
科恩普鲁斯特兴高采烈地指向纪念碑右下角的一个指南针。这个指南针一共有四个箭头,分别指向地球的东西南北。东西方的箭头和普通的造型并无两样,但南北方向的两个箭头却互换了位置。这其实故意暗示了被白吕纳发现却鲜为人知的一个现代科学真理:今天的地理北极实际上是地磁南极。在磁性命名法中,磁场的发出极是它的北极,接收极则是南极。今天,地球表面的磁场正是来自于我们所谓的南极,地磁的北极。
在人类试图解开磁力奥秘的过程中,这些磁极其实与我们想象中的地球南北极的方向是相反的。